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Herzstück jeder PV-Anlage: der Wechselrichter

Bildquelle: pixabay

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Wer eine Solarstromanlage für sein Hausdach oder den Balkon plant, kommt an ihnen nicht vorbei: Wechselrichter, auch Inverter genannt. Ohne die elektrischen Geräte kann eine PV-Anlage zwar Energie erzeugen, Hauseigentümer können sie jedoch nicht nutzen. Warum Wechselrichter so wichtig sind und worauf Eigentümerinnen und Eigentümer bei der Auswahl des idealen Wechselrichters für ihre Anlage achten sollten.

Wechselrichter wandeln den Gleichstrom, den PV-Module erzeugen, in Wechselstrom um. Ohne die Umwandlung des erzeugten Gleichstroms in Wechselstrom können PV-Anlagenbesitzerinnen und -besitzer den Strom nicht nutzen, denn Haushaltsgeräte wie Föhn oder Kühlschrank funktionieren nur mit dieser Stromart.

Wie funktioniert ein Wechselrichter?

Zusätzlich zur Umwandlung des Stroms regeln Wechselrichter wahlweise das Einspeisen des Stroms ins öffentliche Stromnetz oder stellen diesen für die private Nutzung bereit. Droht eine Überspannung oder Störung der Anlage, trennt der intelligente Wechselrichter diese vom Netz. Darüber hinaus sorgt er für den idealen Betrieb der Anlage, indem er prüft, ob die Wirkung konstant hoch bleibt. Der Markt an Modellen ist riesig und differenziert sich zunehmend aus.

Wie unterscheiden sich 1-phasige und 3-phasige Wechselrichter?

Grundsätzlich wird zwischen 1-phasigen und 3-phasigen Wechselrichtern unterschieden. 1-phasige Geräte erzeugen eine einzelne Phase, während 3-phasige Inverter es auf drei Phasen bringen. Als Phase, auch Phasenleiter genannt, bezeichnet man den stromführenden Leiter, der den Strom zur Steckdose führt. Unser Stromversorgungssystem arbeitet in der Regel mit drei Phasen, man spricht von Dreiphasen-Wechselstrom.

Wofür eignen sich 1-phasige und 3-phasige Wechselrichter?

1-phasige Modelle eignen sie sich für kleinere, privat genutzte Anlagen auf Hausdächern oder Balkonen und lassen sich meist leicht installieren. 3-phasige Geräte dagegen eignen sich für größere Anlagen. Sie wandeln den Gleichstrom aus den Solarzellen in 3-phasigen Wechselstrom um, der anschließend ins Stromnetz eingespeist werden kann. Diese Geräte sind robuster und leistungsfähiger als 1-phasige Geräte – sie kommen meist in der Industrie zum Einsatz. Gleich, ob 1- oder 3-phasig: Bei allen Modellen sollten Käufer unbedingt darauf achten, dass ihr Gerät über die notwendige VDE-Norm verfügt.

Den richtigen Wechselrichter wählen

Vom Modulwechselrichter bis zum Hybridsystem – welches Modell für eine PV-Anlage geeignet ist, hängt maßgeblich von Größe und Leistung, insbesondere der max. Eingangsspannung ab. Wichtig: Zu kleine Wechselrichter im Verhältnis zur Anlage mindern die Leistung deutlich, überdimensionierte Modelle dagegen führen nicht automatisch zu einer höheren Leistung. Vielmehr ist es entscheidend, dass das Verhältnis von Anlagenleistung und Wechselrichterleistung stimmt. Übrigens: Je näher ein Wechselrichter an den PV-Modulen installiert ist, desto besser ist seine Funktionalität. Hier hilft ein Austausch mit Solarteuren, um den idealen Standort für den Wechselrichter zu finden.

Höchstmögliche Leistung dank MPPT

Um eine Photovoltaikanlage regelmäßig mit maximaler Leistung nutzen zu können, kommt das Verfahren Maximum Power Point Tracking, kurz MPPT, zum Einsatz. Als Maximum Power Point wird der Punkt maximaler Leistung einer Anlage bezeichnet. Dieser verändert sich ständig aufgrund äußerer Faktoren wie Sonneneinstrahlung, Schatten oder Temperaturveränderungen.

In vielen Wechselrichtern sind sog. MPP-Tracker integriert, die die aktuellen Betriebsdaten erfassen und anschließend mithilfe verschiedener Verfahren die Leistung optimieren. Dadurch arbeitet die Anlage kontinuierlich am oben genannten Maximum Power Point, also mit höchstmöglicher Leistung. Ob ein Wechselrichter mit MPPT ausgestattet ist, steht im Datenblatt der Geräte.

Die wichtigsten Modelle im Überblick:

Modulwechselrichter/Microwechselrichter

Modulwechselrichter sind besonders klein und für ebensolche Anlagen konzipiert. Sie funktionieren auch dann, wenn die Eingangsspannung weniger als 100 V beträgt. Kleine PV-Anlagen wie etwa Balkonkraftwerke können in der Regel nicht die Spannung erreichen, die herkömmliche Strangwechselrichter (s.u.) benötigen. In solchen Situationen sind Microwechselrichter die erste Wahl. Sie können an eines oder mehrere Module angeschlossen werden.


Stringwechselrichte
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String- oder Strangwechselrichter nehmen die Energie eines oder mehrerer Modulstränge auf und führen den Strom ins Netz. Unter einem Strang (engl. String) versteht man mehrere, in Reihe geschaltete PV-Module. Stringwechselrichter werden im Gegensatz zu Modulwechselrichtern nicht direkt am Modul auf dem Dach angebracht, sondern im Haus. Das erleichtert die Wartung der Geräte.

Stringwechselrichter können Leistungsverluste reduzieren und haben im Vergleich zu Modulwechselrichtern einen höheren Wirkungsgrad. Aufgrund ihrer relativ hohen Anschaffungskosten lohnen sie sich nicht für kleine, sondern eher für Anlagen ab ca. 30 qm.

    • Für den Anschluss von bis zu 3 MPP-Trackern eignet sich der Stringwechselrichter Kostal PIKO 20 mit einer Kapazität von 20 kW.
    • Für noch größere PV-Anlagen gibt es in unserem Shop den Stringwechselrichter Kostal PIKO CI 50 mit einer Kapazität von 50 kW. Bis zu 4 MPP-Tracker lassen sich anschließen.


Hybridwechselrichter

Hybridwechselrichter sind Wechselrichter, die wie andere Inverter Gleichstrom in Wechselstrom umwandeln. Darüber hinaus sind sie dazu in der Lage, Strom zwischenzuspeichern. Dafür benötigen PV-Anlagenbesitzerinnen und -besitzer zusätzlich zum Wechselrichter einen passenden Batteriespeicher. Durch die Möglichkeit des Stromspeicherns können Betreiber aktuell nicht genutzten Solarstrom zu einem späteren Zeitpunkt nutzen. Das lohnt sich vor allem dann, wenn Besitzer von PV-Aufdachanlagen möglichst unabhängig von Netzstrom und schwankenden Strompreisen werden wollen.

    • Für kleine PV-Anlagen mit einer installierten Leistung von rund 5 kW gibt es den 3-phasigen Wechselrichter Growatt SPH5000TL3-BH-UP 5kW in unserem Shop.
    • 10-kWp-Anlagen brauchen einen größeren Hybridwechselrichter. Hier Dafür haben wir den 3-phasigen Wechselrichter Growatt SPH10000TL3-BH-UP 10kW im Angebot.

Lebensdauer von Invertern

Wechselrichter haben oft eine kürzere Lebensdauer als Solarzellen. PV-Module können 25 Jahre und länger im Einsatz bleiben. Sie überleben Wechselrichter damit teils um zehn Jahre. Bei Wechselrichtern für Haushalte fallen 34 % das erste Mal nach 15 Jahren aus. Das hat die Berner Fachhochschule erforscht (2023). Die meisten Wechselrichter, vor allem hochwertige Modelle, halten etwas länger. Dennoch ist es wichtig, die Komponenten regelmäßig zu warten und gegebenenfalls auszutauschen.

Ein Indikator für die ungefähre Betriebsdauer kann die Garantiezeit sein, die Hersteller für ihre Produkte gewähren. Sie variiert bei Wechselrichtern stark von Hersteller zu Hersteller. So bietet der Hersteller Growatt eine Garantie von 10 Jahren, Kostal gewährt 5 Jahre (erweiterbar) und der Anbieter Hoymiles garantiert sogar 12 Jahre. Wer einen Wechselrichter kaufen will, sollte die Garantiezeiten verschiedener Wechselrichter vergleichen und wenn möglich auf ein Modell mit langer Garantiezeit setzen.

Was kosten Wechselrichter?

Wechselrichter machen in der Regel etwa 15 % der Gesamtkosten einer PV-Anlage aus. Mikrowechselrichter, die ihren Einsatz etwa in kleinen Balkonanlagen finden, sind bereits ab 150 € erhältlich. Industriefähige, 3-phasige Geräte schlagen mit mehreren Tausend Euro zu Buche. Stringwechselrichter und Hybridwechselrichter für Privathäuser und die Industrie kosten zwischen 1.000 und 5.000 €.

Wechselrichter-Trends

Der Trend unter den Wechselrichtern geht von einfachen Stromumwandlern hin zu multifunktionalen Geräten mit integrierten Speichereinheiten, die den Prozess der Stromerzeugung überwachen und optimieren. Die Digitalisierung macht auch vor den Wechselrichtern nicht halt: So können Wechselrichter bereits via App den erzeugten Solarstrom messen. Verbraucherinnen und Verbraucher können so den aktuellen Output ihrer Anlage auch von unterwegs prüfen.

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